Embriogenesis

Embriogenesis dalam biologi perkembangan adalah proses pembentukan dan perkembangan embrio. Proses ini merupakan tahapan perkembangan sel setelah mengalami pembuahan atau fertilisasi. Embriogenesis meliputi pembelahan sel dan pengaturan di tingkat sel. Sel pada embriogenesis disebut sebagai sel embriogenik.

Embriogenesis

Fase Pertumbuhan

Secara umum, sel embriogenik tumbuh dan berkembang melalui beberapa fase, antara lain:

1. Sel tunggal/Zigot
2. Morula
3. Blastula
4. Gastrula
5. Neurula
6. Fetus / Janin

Pemodelan embrio katak (Xenopus laevis)

Model yang sering dipakai dalam penjelasan mengenai embriogenesis terbagi menjadi beberapa golongan seperti amfibi, aves, reptil, pisces, serangga, dan mamalia, karena masing-masing mempunyai pola pertumbuhan dan perkembangan yang sedikit berbeda pada fase embrio.

Pada topik ini, model embrio yang digunakan berasal dari golongan amfibi, yaitu Xenopus laevis.

Fertilisasi hingga pembentukan Blastomer

Pada Xenopus, sel telur yang telah mengalami fertilisasi mengalami pembelahan dan membentuk banyak sel kecil yang akhirnya membentuk struktur blastomer, tanpa terjadi perubahan massa. Dengan kata lain, sel embrio katak tidak bertambah besar, hanya bertambah kompleks, berbeda dengan sel embrio manusia yang terus membesar.

12 pembelahan awal yang terjadi pada embrio katak bersifat sinkron atau bersamaan waktunya, namun membentuk struktur yang asimetris. Perbedaan pembelahan ini dipengaruhi oleh kutub yang terjadi pada sel embrio hewan, yaitu kutub animal dan kutub vegetal. Pada katak, bagian kutub vegetal yang berisi kuning telur terdapat dalam jumlah yang lebih sedikit atau membelah lebih sedikit.

Sel embriogenik ini akan terus membelah dan membentuk struktur blastomer, yaitu struktur kumpulan sel yang membentuk bola padat.

Pembentukan Ektoderm, Mesoderm, dan Endoderm

Blastomer akan melanjutkan pembelahan dan menambah jumlah sel. Saat jumlah sel mencukupi, sel-sel dari kutub animal akan berusaha membungkus sel dari kutub vegetal, yang disebut sebagai proses Gastrulasi, untuk menjadi prekursor awal pembentukan organ dan jaringan tubuh dewasa.

Prekursor jaringan ini mulai dapat diamati dari sejak fase blastomer, saat pembentukan kutub animal dan vegetal mulai terlihat. Prekursor jaringan ini memiliki struktur awal berupa lapisan yang akan terbentuk selama proses Gastrulasi. Lapisan tersebut dapat dibagi menjadi 3, yaitu:

1. Ektoderm: lapisan yang akan memberi bentuk luar hewan keseluruhan dan merupakan prekursor epidermis dan sistem saraf, dibentuk dari sebagian besar kutub animal.
2. Endoderm: lapisan yang dibuat dari kutub vegetal dan merupakan prekursor usus dan organ internal, dibentuk dari sebagian besar kutub vegetal.
3. Mesoderm: merupakan lapisan prekursor otot, jaringan penghubung, dan komponen lainnya yang akan menghubungkan antara ektoderm dan endoderm, dibentuk dari sebagian kutub animal dan kutub vegetal.

Fase Blastula

Blastula terbentuk ketika sel embrio katak (struktur blastomer) terus membelah, bergerak, dan membentuk rongga pada bagian dalam (membentuk struktur bola berongga). Pada katak, rongga ini disebut blastocoel dan terisi cairan internal yang dibatasi oleh sel epitel.

Fase Gastrula

Saat blastula terus mengalami pembelahan dan pertambahan jumlah sel, kutub animal akan berusaha membungkus kutub vegetal dengan bergerak dan melakukan invaginasi, yang sering disebut sebagai proses gastrulasi.

Gastrulasi ini berlangsung dengan urutan kronologis sebagai berikut:

1. Pembentukan blastopore (saluran invaginasi)
2. Pembentukan lapisan ektoderm, mesoderm, dan endoderm.
3. Selanjutnya sel bermigrasi dan berkohesi dengan bantuan senyawa cadherin dan integrin

Video gastrulasi

Fase Neurula dan pembentukan janin

Fase gastrula ini dilanjutkan dengan:

• Pembentukan neurula dan notochord (pembentukan batang mesoderm sepanjang tubuh calon janin yang nantinya menjadi vertebra / tulang belikat
• Pembentukan janin (diferensiasi sel saraf, organ, jaringan lainnya)

Setelah seluruh fase berlangsung, sel terus tumbuh dan berkembang sampai keluar dari rahim atau telur dan menjadi organisme dewasa, lalu menghasilkan sel gamet dan melakukan pembuahan sel, dan siklus ini pun terulang kembali.

Pemodelan embrio manusia (Homo sapiens)

Sebagai perbandingan, berikut ini adalah video pembentukan janin manusia. Video pembentukan janin manusia

Referensi

• Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Molecular Biology of The Cell. New York and London: Garland Science NCBI Books
• [ISCR] Institute for Stem Cell Research. Of frogs, mice and man: adaptation is the key to ensuring stem cells. By Ana Coutinho, Gillian Morrison and Josh Brickman ISCR